Enunciado

Em um determinado processo de combustão, n-octano gasoso ( C 8 H 18 ) é queimado com 100% de excesso de ar em um queimador de pressão constante. O ar e o combustível entram nesse queimador de forma constante nas condições padrão, e os produtos de combustão saem a 257 °C. Calcule a transferência de calor, em kJ/kg de combustível, durante essa combustão.

Passo 1

Vamos assumir que:

Existem condições operacionais estáveis.

Ar e gases de combustão são gases ideais.

As energias cinética e potencial são desprezíveis.

A combustão está completa.

O combustível está na fase de vapor.

As massas molares de propano e ar são 44 kg / kmol e 29 kg / kmol, respectivamente (Tabela A-1).

Passo 2

A reação de combustão do ar estequiométrico é

C 8 H 18 + 12.5   ( O 2 + 3.76   N 2 ) → 8 C O 2 + 9 H 2 O + 47 N 2

A equação da combustão com excesso de ar de 100% é

C 8 H 18 + 25   ( O 2 + 3.76   N 2 ) → 8 C O 2 + 9 H 2 O + 12.5 O 2 + 94 N 2

A transferência de calor para este processo de combustão é determinada a partir do balanço E e n t - E s a í d a = Δ E s i s t e m a energético, aplicado na câmara de combustão com W = 0. Temos:

- Q s a í d a = ∑ N P h ̄ ° f , P - ∑ N R h ̄ ° f , R

Passo 3

Supondo que o ar e os produtos de combustão sejam gases ideais, temos h = h (T). Das tabelas,

Substituindo:

Q ̄ s a í d a   =   4,239,880   k J / k m o l   C 8 H 18

Então a transferência de calor por kg de combustível é

Q s a í d a = Q s a í d a ̄ M c o m b u s t í v e l = 37,200   k J / k g   C 8 H 18

Resposta

Q s a í d a = 37,200   k J / k g   C 8 H 18

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